Guide complet sur le chiffrement par clé privée

Le chiffrement par clé privée, également appelé chiffrement symétrique ou cryptographie à clé privée, est une méthode de chiffrement qui utilise une clé unique pour chiffrer et déchiffrer les données. La clé cryptographique doit être gardée secrète et partagée uniquement entre les parties impliquées dans la communication afin de garantir la confidentialité — c’est pourquoi elle est également appelée « clé secrète ».

C’est le contraire de la cryptographie par clé publique, qui utilise une clé différente pour le chiffrement et le déchiffrement.

Définition du chiffrement

Selon le National Institute of Standards and Technology (NIST), le chiffrement est la transformation cryptographique d’un texte clair en texte chiffré à l’aide d’un algorithme. Plus simplement, il s’agit d’un processus qui obscurcit la signification originale des données afin d’empêcher qu’elles soient connues ou utilisées. Le processus d’inversion est appelé déchiffrement. Il transforme les données chiffrées (ou le message chiffré) en texte clair lisible. 

Bien qu’ils soient souvent utilisés de manière interchangeable, le chiffrement et la cryptographie sont des termes similaires mais différents. Le NIST définit cette dernière comme la science de la dissimulation et de la vérification des informations. Il s’agit d’une discipline qui englobe les principes, les moyens et les méthodes permettant de rendre inintelligibles les informations sensibles et de restituer les données chiffrées sous une forme intelligible.

En bref, le chiffrement représente l’une de ces méthodes. La différence essentielle qui le distingue est qu’il utilise des algorithmes pour dissimuler mathématiquement des données sensibles.

Importance du chiffrement

De manière générale, le chiffrement est vital pour plusieurs raisons importantes :

• Confidentialité : les méthodes de chiffrement par clés publique et privée protègent les informations sensibles contre les accès non autorisés. Sans la clé privée correspondante, un message chiffré est illisible pour quiconque y accède. Même si un pirate informatique intercepte ou vole les données, celles-ci ne lui seront d’aucune utilité s’il ne parvient pas à venir à bout du chiffrement.
• Intégrité : le chiffrement permet également de s’assurer que les données ne sont pas modifiées lors de leur transmission ou de leur stockage. Les mécanismes de chiffrement comprennent souvent des hachages cryptographiques, qui génèrent une empreinte digitale unique pour les données. Toute modification des données chiffrées d’origine — aussi minime soit-elle — entraînera une non-concordance du hachage lors de la vérification, ce qui alertera les utilisateurs d’une éventuelle falsification.
• Authentification : le chiffrement permet d’établir des communications sécurisées en vérifiant l’identité de l’expéditeur ou du destinataire grâce à des mécanismes tels que les signatures numériques et les clés cryptographiques. Par exemple, dans les communications par courrier électronique, le chiffrement permet d’authentifier l’expéditeur, garantissant ainsi que le message provient bien de la personne ou de l’organisation indiquée.
• Conformité : il peut également aider les organisations à répondre aux exigences réglementaires en matière de sécurité des données, en particulier dans les secteurs de la finance, de la santé et de l’administration. Par exemple, aux États-Unis, la loi Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) oblige les organisations à chiffrer les données au repos pour protéger les informations sensibles sur la santé. Les infractions peuvent entraîner des pénalités financières, des poursuites judiciaires et nuire à la réputation des contrevenants.

Il existe de nombreuses applications potentielles pour lesquelles la cryptographie par clé privée peut s’avérer précieuse. Voici les plus courantes :

Chiffrement de fichiers ou de données

Le chiffrement par clé privée est essentiel pour protéger les fichiers sensibles stockés sur des appareils ou des serveurs, en veillant à ce que seules les personnes autorisées puissent accéder à leur contenu. En chiffrant les fichiers à l’aide d’une clé symétrique, les entreprises peuvent protéger les informations confidentielles telles que les dossiers financiers, les contrats ou la propriété intellectuelle contre tout accès non autorisé, même en cas de compromission d’un appareil ou d’un serveur. En outre, le chiffrement par clé privée permet un partage sécurisé des fichiers au sein des organisations, ce qui permet aux employés de collaborer en toute sécurité tout en minimisant le risque de violation des données.

Sécurité des bases de données

Les bases de données stockent souvent de grandes quantités de données sensibles sur les clients, telles que des informations personnelles, des informations de paiement et l’historique des transactions, ce qui en fait des cibles de choix pour les cyberattaques. Le chiffrement par clé privée garantit la protection de ces données, même en cas de violation.

En chiffrant les données au repos, les organisations peuvent rendre les informations illisibles pour les utilisateurs non autorisés, préservant ainsi leur confidentialité et leur intégrité. En outre, le chiffrement par clé privée est essentiel pour sécuriser les bases de données de sauvegarde, en veillant à ce que les copies stockées restent protégées contre toute utilisation abusive. Pour les secteurs qui reposent sur la confiance, tels que le commerce électronique et la banque, le chiffrement des bases de données renforce la confiance en protégeant les informations des clients contre tout accès non autorisé.

Communications sécurisées

La cryptographie par clé privée est fondamentale pour sécuriser les sites Web et permettre une communication en ligne sûre, principalement par l’utilisation de certificats Transport Layer Security (TLS).

Lorsqu’un utilisateur visite un site Web protégé par le protocole de transfert hypertexte sécurisé (HTTPS), un processus appelé « poignée de main TLS » se produit. Il établit une connexion sécurisée en négociant des paramètres de chiffrement entre le navigateur de l’utilisateur et le serveur Web. Dans un premier temps, le chiffrement asymétrique est utilisé pour échanger une clé de session symétrique.

Une fois cette clé cryptographique créée en toute sécurité, le chiffrement symétrique prend le relais pour la durée de la session, en chiffrant les données échangées entre le client et le serveur. Cela garantit que les informations sensibles, telles que les identifiants de connexion, les détails de paiement et les données personnelles, sont protégées contre l’écoute ou la falsification par des parties non autorisées.

En outre, il authentifie l’identité du site Web, aidant les utilisateurs à confirmer qu’ils interagissent avec un site légitime et non avec une page de phishing ou une version usurpée. Cela est particulièrement important pour les plateformes de commerce électronique, les banques en ligne et tout site traitant des interactions sensibles avec les clients, car cela permet d’instaurer la confiance et de protéger les utilisateurs contre la fraude.

Chiffrement de disque

Les entreprises utilisent le chiffrement par clé privée pour sécuriser des dispositifs de stockage entiers, tels que des disques durs, des clés USB ou des disques SSD externes. Cela garantit que toutes les données stockées sur l’appareil restent chiffrées et inaccessibles aux utilisateurs non autorisés sans la clé de déchiffrement appropriée.

Le chiffrement des disques est particulièrement utile pour protéger les appareils perdus ou volés, car il garantit que les informations sensibles ne peuvent pas être extraites même si le matériel physique tombe entre de mauvaises mains. Les entreprises s’appuient souvent sur le chiffrement des disques pour les ordinateurs portables et les appareils portables utilisés par les collaborateurs, ce qui contribue à maintenir la sécurité au sein d’une main-d’œuvre mobile.

Les méthodes à clé publique et à clé privée sont toutes deux largement utilisées, mais elles présentent des différences notables. Examinons de plus près chacune d’elles afin de comprendre leurs avantages et leurs limites.

Chiffrement par clé publique

Le chiffrement par clé publique — également connu sous le nom de chiffrement asymétrique ou cryptographie à clé publique — n’utilise pas qu’une seule clé cryptographique pour chiffrer et déchiffrer les données. Au lieu de cela, il utilise une paire de clés : une clé publique (accessible à tous) et une clé privée (gardée secrète par son propriétaire).

Les deux clés sont mathématiquement liées. Cela signifie que les données chiffrées avec la clé publique ne peuvent être déchiffrées qu’avec la clé privée correspondante, et vice versa.

Ses avantages sont les suivants :

• Distribution des clés simplifiée : dans la cryptographie à clé publique, les organisations doivent seulement garder la clé privée secrète. Elles peuvent partager la clé publique ouvertement sans compromettre la sécurité.
• Sécurité accrue : le processus d’échange de clés est beaucoup plus sûr dans le cas du chiffrement par clé publique, car la clé secrète n’est jamais partagée.
• Évolutivité : cette méthode de chiffrement est très évolutive, car la clé publique peut être distribuée librement, ce qui la rend idéale pour les communications multipartites.

Cependant, il existe quelques inconvénients notables :

• Vitesse : le chiffrement asymétrique implique généralement une plus grande complexité de calcul, ce qui ralentit les processus de chiffrement et de déchiffrement.
• Intensité des ressources : la génération et la gestion d’une paire de clés publique-privée pour chaque utilisateur dans les systèmes à grande échelle entraînent une surcharge administrative.
• Gestion des clés : la gestion d’une paire de clés pour chaque utilisateur peut s’avérer complexe dans les systèmes comptant un grand nombre de personnes.

En raison de ces facteurs, le chiffrement par clé publique est bien adapté aux signatures numériques et aux scénarios nécessitant une authentification et une sécurité solides. Cependant, il n’est pas forcément idéal pour les données en masse ou les applications à grande vitesse.

Chiffrement par clé privée

En tant que méthode de chiffrement symétrique, la cryptographie à clé privée offre plusieurs avantages :

• Simplicité accrue : avec une seule clé pour le chiffrement et le déchiffrement, le processus est généralement beaucoup plus rapide et plus simple que la cryptographie asymétrique.
• Efficacité : de même, il est moins complexe sur le plan informatique, ce qui le rend idéal pour le chiffrement de grandes quantités de données telles que des fichiers ou des entrées de base de données.

Cependant, il existe quelques facteurs de risque importants à garder à l’esprit :

• Distribution des clés : la même clé est utilisée pour le chiffrement et le déchiffrement, elle doit donc être partagée en toute sécurité entre les parties. Cela crée une vulnérabilité importante pendant l’échange de clés, car l’interception ou la compromission de la clé pourrait conduire à un accès non autorisé.
• Point de défaillance unique : si la clé de chiffrement est compromise, toutes les données chiffrées avec cette clé deviennent accessibles à des parties non autorisées, et les communications ou les données stockées ne sont plus sécurisées.
• Manque d’évolutivité : dans les environnements comptant de nombreux utilisateurs ou systèmes, la gestion de clés uniques pour chaque paire de parties devient de plus en plus complexe et tend vers l’impossible. Le chiffrement par clé privée n’est pas adapté aux réseaux de communication multi-utilisateurs.
• Dépendance à l’égard de la confiance : les deux parties doivent se faire confiance pour protéger et utiliser la clé de manière responsable. Une faille à l’une ou l’autre extrémité pourrait compromettre les données chiffrées. 

Malgré ces limites, le chiffrement par clé privée reste très efficace pour les cas d’utilisation où l’échange sécurisé de clés est possible et où l’évolutivité n’est pas un problème, comme le chiffrement de fichiers, de bases de données ou de communications au sein d’un réseau de confiance.

Le chiffrement par clé privée consiste à coder le texte en clair à l’aide d’un algorithme de chiffrement. En bref, les algorithmes de chiffrement sont des règles mathématiques qui déterminent comment la clé modifie les données chiffrées. Il en existe généralement deux types :

• Le chiffrement par blocs qui crypte les données en blocs de taille fixe
• Le chiffrement de flux qui crypte un bit ou un octet à la fois

En fonction du système de chiffrement choisi, le processus d’obtention de la clé privée se déroule de la manière suivante :

• Génération de clé : l’expéditeur génère une clé de chiffrement sûre et aléatoire à l’aide d’un algorithme cryptographique.
• Échange de clés : l’expéditeur partage la clé de chiffrement avec le destinataire, souvent par le biais d’un canal protégé ou en la combinant avec une méthode de chiffrement asymétrique. 
• Préparation des données : l’expéditeur formate le texte en clair ou le divise en blocs spécifiques.
• Chiffrement des données : l’algorithme utilise la clé de chiffrement pour transformer le texte clair en texte chiffré, le rendant illisible sans la clé.
• Transfert : l’expéditeur transmet le texte chiffré au destinataire ou le stocke en toute sécurité en vue d’une utilisation ultérieure.
• Déchiffrement : le destinataire utilise la même clé pour inverser le processus de chiffrement et reconvertir le texte chiffré en texte clair.

Algorithmes de chiffrement par clé privée courants

Les algorithmes suivants sont des exemples de chiffrement symétrique ou par clé privée : 

• Norme de chiffrement des données (Data Encryption Standard, DES) : utilise une clé de 56 bits et divise les données en blocs de 64 bits. Des vulnérabilités ont conduit à son abandon.
• Norme de triple chiffrement des données (Triple Data Encryption Standard, 3DES) : applique le même algorithme de chiffrement trois fois à chaque bloc, ce qui augmente la taille de la clé et la sécurité. Le NIST a abandonné le 3DES en 2019, invoquant des vulnérabilités connues.
• Norme de chiffrement avancé (Advanced Encryption Standard, AES) : offre des longueurs de clés allant jusqu’à 256 bits, ce qui la rend plus résistante aux attaques par force brute.

Dans le domaine de la cryptographie, l’informatique quantique est une menace bien connue et inévitable pour le chiffrement moderne. La technologie quantique offre une puissance de calcul exponentielle par rapport aux technologies les plus avancées d’aujourd’hui, ce qui lui permet de déchiffrer les codes les plus sophistiqués. Heureusement, les algorithmes de chiffrement symétrique sont considérés comme moins vulnérables aux attaques quantiques tant que la longueur de la clé est suffisante.

Les organisations qui utilisent des processus à clé privée doivent faire face à plusieurs risques potentiels en matière de sécurité, tels que les suivants :

1. Exposition de la clé

L’exposition d’une clé se produit lorsqu’une clé de chiffrement privée est révélée par accident ou par malveillance à des parties non autorisées. Cela peut se produire en raison d’un stockage inadéquat, d’un vol ou de vulnérabilités du système. Une fois la clé exposée, les assaillants peuvent l’utiliser pour déchiffrer des données sensibles, usurper l’identité du propriétaire de la clé ou signer des contenus malveillants, compromettant ainsi l’intégrité et la confidentialité des systèmes chiffrés.

2. Attaques par force brute

Les attaques par force brute sont menées par des acteurs malveillants qui essaient systématiquement toutes les combinaisons de clés possibles jusqu’à ce qu’ils trouvent la bonne. Si des algorithmes de chiffrement puissants avec des clés suffisamment grandes rendent ces menaces infaisables sur le plan informatique, des clés plus courtes ou mal choisies sont vulnérables, en particulier avec les progrès de la puissance de traitement ou de l’informatique quantique.

3. Attaques par canal auxiliaire

Les attaques par canal auxiliaire exploitent les informations divulguées au cours du processus de chiffrement, telles que la synchronisation, la consommation d’énergie ou les émissions électromagnétiques, pour déduire les clés privées. Ces attaques ciblent la mise en œuvre du système cryptographique plutôt que l’algorithme lui-même, ce qui constitue une menace sérieuse pour les systèmes dont les protections matérielles ou logicielles sont insuffisantes.

4. Mauvaise gestion des clés

Les activités relevant d’une gestion inefficace des clés comprennent la génération de clés déficientes, le stockage inadéquat des clés, les contrôles d’accès insuffisants ou l’absence de rotation régulière des clés. Ces pratiques augmentent le risque d’accès non autorisé ou d’utilisation abusive, pouvant conduire à des violations de données ou à l’incapacité de déchiffrer des données critiques en cas de besoin.

Heureusement, il existe plusieurs bonnes pratiques que les organisations peuvent suivre pour mieux sécuriser leurs clés privées :

• Utiliser des algorithmes robustes : mettez en œuvre des normes de chiffrement robustes telles que la norme AES-256. Les algorithmes symétriques de ce type sont résistants aux attaques quantiques, une menace future mais importante pour la cryptographie moderne.
• Mettre en œuvre des solutions de gestion des clés : utilisez des outils tels que les modules de sécurité matériels (HSM) pour sécuriser les clés à l’aide d’une base de confiance solide. Ces solutions offrent des environnements inviolables et automatisent la gestion du cycle de vie des clés, réduisant ainsi le risque d’erreur humaine.
• Pratiquer régulièrement la rotation des clés : modifiez périodiquement les clés de chiffrement afin de minimiser l’exposition et de limiter les dommages causés par des clés compromises. La rotation des clés garantit le retrait des clés obsolètes, ce qui réduit le risque de vulnérabilités à long terme.
• Limiter l’accès aux clés : restreignez l’accès aux clés privées au personnel ou aux systèmes essentiels, en appliquant des contrôles stricts basés sur les rôles. Cela minimise les risques d’utilisation abusive, accidentelle ou malveillante, et renforce la responsabilité.
• Contrôler et auditer l’utilisation des clés : suivez l’utilisation des clés pour détecter les activités non autorisées. Des audits réguliers permettent de savoir comment les clés sont consultées et utilisées, ce qui permet de réagir plus rapidement aux menaces potentielles.
• Sensibiliser les employés : formez le personnel aux meilleures pratiques en matière de gestion des clés de chiffrement, y compris la reconnaissance des tentatives d’hameçonnage et le stockage sécurisé des clés. Des employés informés constituent une ligne de défense essentielle contre les violations dues à l’erreur humaine.

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